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大功率半导体激光器加速老化试验方法研究

荣宝辉  
【摘要】: 808nm大功率半导体激光器广泛应用于泵浦固体激光器、激光加工、激光医疗等领域。随着技术的进步,工艺的改善,激光器的可靠性与寿命越来越受到人们的重视。然而,到目前为止,高温下长寿命无铝激光器的寿命试验在国际与国内开展得比较少,由于资金及技术等各方面的原因,试验并不系统全面。一系列的此类加速寿命试验是在假定了退化系统的激活能的情况下进行的,得到的结果也就不那么真实可信了。本文主要针对这个问题进行了研究。首先采用MOCVD技术制作了InGaAsP/GaAs无Al大功率激光器单管,发射波长为808nm,功率约为1W;通过高温老化在40℃、60℃、80℃下进行加速寿命试验,计算了快速失效和缓慢失效过程的激活能;采用图估计法和数值解析法对失效数据进行分析,相对比得到了激光器的各种可靠性参数;最后进行了简单的失效分析。主要研究内容如下: 1.对同一批次生产出来的器件进行筛选工作,将早期失效部分剔除,并计算了早期失效器件激活能为0.38eV,外推得到剔除的早期失效产品室温下寿命约为100小时。 2.设计了加速试验过程:加速类型、应力选择、水平数确定、测量参数、样品分组与选择、老化时间、失效判据、测试周期以及最后的数据处理等。 3.假设寿命分布为Weibull分布,在此假设基础上进行数据处理。通过加速曲线验证了假设的合理性;用图估计和最佳线性无偏估计相结合的办法得到激光器的寿命和可靠性参数,包括特征寿命、形状参数、平均寿命、寿命方差、激活能等,所得结果相互对比检验,可以使结果更准确。计算出长期稳定工作产品寿命试验的退化激活能为0.46eV,外推其室温下的额定工作寿命约为2500小时。 4.对于失效产品和退化程度较大的产品给出了简单的失效性分析和一些建议。


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